电工基础(第二版)模块二课件.ppt

1、课题一磁场与电流的磁效应课题一磁场与电流的磁效应课题二铁磁材料与磁路欧姆定律课题二铁磁材料与磁路欧姆定律课题三磁场对电流的作用课题三磁场对电流的作用课题四电课题四电 磁磁 感感 应应课题五自感和互感课题五自感和互感()观察永久磁体的相互作用及永久磁铁作用下铁屑模拟的磁场。()掌握磁体的性质及磁场、磁感线等物理量概念。学习目标学习目标课题一磁场与电流的磁效应课题一磁场与电流的磁效应任务 认识磁体与磁感线某些物体能够吸引铁、镍、钴等物质，这种性质称为磁性磁性。具有磁性的物体称为磁体磁体。磁体(也叫磁铁)分为天然磁体天然磁体和人造磁体人造磁体两大类。本任务的内容是通过实验了解磁体基本性质，观察和分析

2、永久磁铁作用下铁屑模拟的磁场。工作任务工作任务知识延伸知识延伸一、一、磁体的性质磁体的性质磁体两端磁性最强的部分称为磁极磁极。指北的磁极称为北极北极(N)，指南的磁极称为南极南极(S)。当两个磁极靠近时，它们之间会产生相互作用:同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。N 极和 S 极总是成对出现二、二、磁场与磁感线磁场与磁感线所谓磁感线磁感线，就是在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向就是该点的磁场方向，也就是放在该点的磁针 N 极所指的方向。磁铁的磁感线)蹄形磁体的磁感线)条形磁体的磁感线磁感线方向与磁场方向 磁感线的方向定义如下:在磁体外部由 N 极指向 S 极，在磁体

3、内部由 S 极指向 N 极。在磁场的某一区域里，如果磁感线是一些方向相同、分布均匀的平行直线，则这一区域称为均匀磁场。均匀磁场()观察通电直导体与通电螺线管周围磁场的情况。()掌握电流的磁效应及其规律。学习目标学习目标任务 探究电流产生的磁场本任务的内容是通过实验观察和分析通电直导体和通电线圈产生的磁场情况，学习电流的磁效应及其规律。工作任务工作任务知识延伸知识延伸不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，这种现象称为电流的磁效应电流的磁效应，也就是通常所说的“动电生磁动电生磁”(定向运动的电荷形成电流产生磁场)。通过实验还可以看到，电流产生磁场的方向与电流的方向有关，电流越大产生的磁场越强。电流

4、所产生磁场的方向可用右手螺旋定则右手螺旋定则来判断。直线电流的磁场一、一、直线电流产生的磁场直线电流产生的磁场环形电流的磁场二、二、环形电流产生的磁场环形电流产生的磁场()能够验证通电直导体在磁场中受到的电磁力和影响线圈产生磁场强弱的因素。()理解磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度等物理量的概念。学习目标学习目标任务 探究磁场的主要物理量本任务的内容是通过实验观察和分析通电直导体在磁场中受力情况；观察和分析影响通电线圈产生磁场强弱的因素。工作任务工作任务知识延伸知识延伸一、一、磁感应强度磁感应强度磁感应强度的定义如下:在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，所受电磁力 F 与电流 I 及导线有效长度

5、 l 的乘积的比值，称为该点的磁感应强度，用符号 B 来表示，即磁感应强度的单位是特斯拉，简称特(T)。磁感应强度是矢量，它的方向就是该点磁场的方向。二、二、磁通磁通磁通的定义如下:磁感应强度 B 与垂直于磁场方向的面积 S 的乘积，称为通过该面积的磁通，如图 a 所示。BS磁通)平面与 B 垂直)平面与 B 有夹角三、三、磁导率磁导率 磁导率就是一个用来表示各种介质(材料)导磁性能好坏的物理量，用符号 表示，其单位是亨利/米(H/m)。为比较介质对磁场的影响大小，把任一物质的磁导率与真空磁导率的比值称为相对磁导率，用 r 表示，即四、四、磁场强度磁场强度根据相对磁导率大小对物质的分类把环形线

6、圈从真空中取出，并在其中放入相对磁导率为 r 的介质后，则磁感应强度增大为真空中的 r 倍，即式中:是介质的磁导率；是磁场强度，其单位是 A/m。()能够完成旋具头部的磁化实验。()了解磁化及铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线。()掌握铁磁材料的分类方法及应用。学习目标学习目标课题二铁磁材料与磁路欧姆定律课题二铁磁材料与磁路欧姆定律任务 观察铁磁物质的磁化现象本任务的内容是完成旋具的磁化实验，通过观察实验现象了解铁磁材料的性质。工作任务工作任务知识延伸知识延伸一、一、铁磁物质的磁化铁磁物质的磁化如同上面的实验，使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称为磁化磁化。物质可以看作是由许多被称为磁畴磁畴的小磁体

7、所组成的。铁磁物质的磁化二、二、磁化曲线磁化曲线 磁化实验与磁化曲线三、三、磁滞回线磁滞回线几种铁磁材料的磁化曲线 磁化后的旋具金属部分，在线圈产生的磁场撤除后仍然具有一定的磁性，这就是剩磁现象。使剩磁消失的反向磁场也称为矫顽力矫顽力。磁感应强度 B 的变化落后于磁场强度 H 的变化，这一现象称为磁滞磁滞。下图 b 中的封闭曲线称为磁滞回线磁滞回线。铁心在反复磁化的过程中，由于要不断克服磁畴惯性将损耗一定的能量，称为磁滞损耗磁滞损耗。反复磁化和磁滞回线)理想情况)磁滞回线四、四、铁磁材料的分类铁磁材料的分类铁磁材料的分类()能够观察并分析电磁继电器的磁路。()了解磁路的概念，熟悉磁路欧姆定律及

8、其应用。学习目标学习目标任务 探究磁路欧姆定律本任务的内容就是通过对电磁继电器结构和动作情况的观察分析，了解磁路的概念和电磁铁的基本工作原理。工作任务工作任务知识延伸知识延伸一、一、磁路磁路磁通所通过的路径称为磁路磁路。几种电气设备的磁路)磁电系仪表)变压器)电动机主磁通和漏磁通全部在磁路内部闭合的磁通称为主磁通主磁通，部分经过磁路周围物质而自成回路的磁通称为漏磁通漏磁通。二、二、磁路欧姆定律磁路欧姆定律.磁动势磁动势通常把通过线圈的电流 I 和线圈匝数 N 的乘积称为磁动磁动势势，简称磁势磁势，用 Fm 表示，即Fm N I磁动势的单位是A。.磁阻磁阻电路中有电阻，磁炉中也有磁阻。上式与电路

9、的欧姆定律相似，故称为磁路欧姆定律磁路欧姆定律。三、三、磁路与电路的比较磁路与电路的比较磁路和电路的比较()能通过实验观察并分析磁场对通电直导体的作用。()掌握磁场对通电直导体的作用。()掌握磁场对通电线圈的作用。学习目标学习目标课题三磁场对电流的作用课题三磁场对电流的作用任务探究磁场对电流的作用本任务的内容是连接图所示实验电路，完成通电直导体在磁场中受力情况的进一步实验和分析，以明确产生作用力的方向以及影响作用力大小的因素。工作任务工作任务测试影响磁场中的通电直导体受力情况知识延伸知识延伸一、一、磁场对通电直导体作用力的大小磁场对通电直导体作用力的大小通常把通电导体在磁场中受到的作用力叫做电

10、磁力电磁力。通电直导体在磁场中受到的电磁力的大小可用下式表示。电流方向与磁场方向有一夹角 二、二、磁场对通电直导体作用力的方向磁场对通电直导体作用力的方向通电直导体在磁场内的受力方向可用左手定则来判断。左手定则三、三、平行通电直导体间的电磁力平行通电直导体间的电磁力通电平行直导线间的电磁力)通入同方向电流的平行导线相互吸引)通入反方向电流的平行导线相互排斥四、四、磁场对通电线圈的作用磁场对通电线圈的作用直流电动机原理()能够通过实验观察分析空心线圈产生感应电动势的现象。()掌握楞次定律、法拉第电磁感应定律。学习目标学习目标课题四电课题四电 磁磁 感感 应应任务探究电磁感应现象本任务的内容是完成

11、空心线圈中产生感应电动势的实验，测试空心线圈中感应电流的方向和大小，总结电磁感应的基本规律。工作任务工作任务知识延伸知识延伸利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象电磁感应现象，产生的电流称为感应电流感应电流，产生感应电流的电动势称为感应电动势感应电动势。一、一、楞次定律楞次定律磁通变化情况与线圈中产生电动势的方向关系可以由楞次定律确定，即感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。二、二、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律磁通变化情况与线圈中产生电动势的大小关系可以由法拉第电磁感应定律确定，即线圈中感应电动势的大小与线圈中线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的

12、变化率成正比磁通的变化率成正比。用 表示时间间隔 t 内一个单匝线圈中的磁通变化量，则这个单匝线圈产生的感应电动势的大小为如果线圈有 N 匝，则感应电动势的大小为三、三、右手定则右手定则直导体向右切割磁感线，相当于穿过闭合回路的磁通减少右手定则当导体、导体运动方向和磁感线方向三者互相垂直时，导体中的感应电动势为e Blv如果导体运动方向 v 与磁感线方向有一夹角，则导体中的感应电动势为e Blvsin 发电机就是应用导线切割磁感线产生感应电动势的原理发电的。发电机原理示意图()能够通过实验观察分析自感现象。()了解自感的定义。()掌握计算自感电动势大小的公式，且会判断自感电动势的方向。学习目标

13、学习目标课题五自感和互感课题五自感和互感任务 观察分析自感现象本任务的内容是连接图所示自感实验电路，完成自感现象实验。通过观察和分析实验现象，归纳影响自感电动势的方向及其大小的因素。工作任务工作任务自感实验电路知识延伸知识延伸由于流过线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象称为自感现象自感现象，简称自感自感。在自感现象中，产生的感应电动势称为自感电动势，用 eL 表示，自感电流用 iL 表示。自感的实质是电磁感应。一、一、自感系数自感系数当线圈中通入电流后产生的磁通称为自感磁通自感磁通。为了衡量不同线圈产生自感磁通的能力，引入自感系数自感系数(简称电感量)这一物理量，用 L 表示。常用较小的

14、单位有毫亨(mH)和微亨(H)。它们的关系是二、二、自感电动势自感电动势自感电动势的大小为自感电动势方向的判定三、三、RL 电路的过渡过程电路的过渡过程RL 串联电路()观察分析互感实验现象。()掌握互感的定义。()熟悉同名端的定义及其判断方法和具体应用。学习目标学习目标任务 观察分析互感现象本任务的内容是连接图所示互感实验电路，完成互感现象实验。通过观察和分析实验现象归纳出影响互感电动势方向和大小的因素，以及互感线圈间同名端的判断方法。工作任务工作任务互感实验电路知识延伸知识延伸一、一、互感互感在上面互感现象实验中，由一个线圈中的电流发生变化而在另一线圈中产生电磁感应的现象称为互感现象互感现象，简称互感互感。由互感产生的感应电动势称为互感电动势互感电动势，用 eM 表示。二、二、互感线圈的同名端互感线圈的同名端根据线圈缠绕方向判别同名端三、三、互感的应用互感的应用基于互感原理工作的电气设备)电动机)变压器 垂直放置的线圈可以减小互感)线圈 A 产生的磁通不能进入线圈 B)线圈 B 产生的磁通在线圈 A 中自行抵消 磁屏蔽罩